KR101608729B1 - 이미지 센서 모듈, 이의 제조방법, 이미지 센서 모듈을 구비하는 촬상소자 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
내부의 습기를 제거할 수 있는 이미지 센서 모듈 및 이를 구비하는 촬상소자에서, 이미지 센서 칩은 광전변환에 의해 이미지 신호를 생성한다. 하부 투명기판을 구비하는 이미지 센서 패키지가 상기 이미지 센서 칩의 상부에 배치된다. 상부 투명 기판은 하부 투명기판 상에 배치되고 이미지 센서 칩으로 광을 집광하는 적어도 하나의 렌즈를 구비한다. 상기 하부 및 상부 투명기판 사이에 배치되어 상기 하부 및 상부 투명기판을 서로 접착하는 접착부재가 배치되고 상기 접착부재의 내부에 주입되어 습기를 흡수하는 제습제가 구비된다. 내부의 습기를 제거하여 렌즈 표면에서의 결로현상을 방할 수 있다.
Description
본 발명은 이미지 센서 모듈 및 이를 구비하는 촬상소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 레벨 칩 사이즈 패키지를 구비하는 이미지 센서 모듈 및 이의 제조방법과 상기 이미지 센서 모듈을 구비하는 촬상소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 반도체 공정 및 패키징 기술이 급속하게 발전함에 따라 집적회로화 된 광전변환 소자(photoelectronic device)인 고체 촬상소자(solid state imaging device)에 대한 고기능화, 고집적화 및 저전력화가 지속적으로 진행되고 있다.
상기 고체 촬상소자는 전하를 발생하는 광다이오드를 1차원 또는 2차원으로 배열하고 외부의 광신호에 따라 광다이오드에서 발생한 전하를 감지하여 영상 이미지를 디지털 신호로 변환하는 장치로서 전하를 감지하는 이미지 센서에 따라 전하결합소자(charge-coupled device(CCD))형 및 금속산화물 반도체(complementary metal oxide semiconductor(CMOS))형으로 분류된다. 최근의 고체 촬상 소자에서는 반도체 제조공정 기술의 발달에 따라 CCD 이미지 센서와 비교하여 상대적으로 저전력 및 고집적화가 용이한 CMOS 이미지 센서(CMOS image sensor, CIS)의 사용이 증가하고 있다. 예를 들면, 핸드폰과 같이 저전력 특성이 중요한 모바일 장치나 감시카메라나 생체인식 장치 등과 같이 고기능, 고집적화가 중요한 특수 장비에서 상기 CIS 이미지 센서의 사용은 급격하게 증대하고 있다.
상기 CIS는 반도체 공정기술에 의해 고집적회로로 형성된 CIS 칩은 반도체 소자의 패키징 기술(packaging technology)을 이용하여 다양한 전자제품에 적용될 수 있는 CIS 모듈로 제작된다. 모바일 장치와 같이 경박 단소화라는 제품특성이 특히 요구되는 경우에는 상기 CIS 모듈을 제작하기 위해 칩 사이즈 패키징(chip size packaging, CSP) 기술이 널리 이용되고 있다.
상기 CSP 기술에 의하면, 반도체 기판 상에 형성된 이미지 센서 칩이 유리기판과 같은 투명 기판 상에 장착되고 이미지 센서 칩의 전극패드와 상기 유리기판의 내부에 배치된 금속배선이 솔더 볼과 같은 외부단자에 의해 전기적으로 서로 연결되어 CIS 패키지를 형성한다. 특히, 상기 CIS 패키지는 웨이퍼 레벨에서의 공정이 가능하여 효과적으로 패키징 공정을 단순화시키고 CIS 패키지의 사이즈를 줄일 수 있는 장점이 있다. 즉, 다수의 이미지 센서 칩을 구비하는 웨이퍼와 투명 유리기판을 각 이미지 센서 칩 단위로 접합하고 상기 이미지 센서 칩 단위로 절단하여 개별적인 이미지 센서 패키지를 형성할 수 있다.
상기 개별적인 이미지 센서 패키지에 카메라 렌즈를 장착하여 웨이퍼 레벨 이미지 모듈을 형성하고 상기 이미지 모듈을 외부 환경으로부터 보호하기 위한 금속 하우징을 장착함으로써 소형 촬상소자를 완성한다.
그러나, 상기 카메라 렌즈는 이미지 센서 패키지의 유리기판 상면에 접착제를 이용하여 적층되고 상기 하우징은 외부 충격으로부터 이미지 모듈을 보호할 뿐 외기에 포함된 수증기에 의한 촬상소자 불량은 방지할 수 없는 문제점이 있다.
상기 촬상소자의 주변을 흐르는 외기에 포함된 수분은 외기를 따라 자유롭게 하우징을 관통하여 상기 이미지 모듈에 영향을 줄 수 있으며 상기 카메라 렌즈를 적층하기 위해 사용된 접착제 내부에 포함된 수분 역시 증발하여 이미지 모듈의 불량을 초래할 수 있다.
특히, 상기 촬상소자를 장시간 사용하거나 습한 환경에서 사용하는 경우에는 상기 수분이 하우징 내부에 배치된 카메라 렌즈의 표면에 응결하여 촬상소자의 성능을 저하시키는 결정적인 원인으로 기능한다.
이에 따라, 외기나 렌즈용 접착제에 포함된 수분을 제거하기 위한 제습기능을 구비하는 새로운 웨이퍼 레벨 이미지 모듈 및 이를 구비하는 촬상소자가 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 제습기능을 구비하는 웨이퍼 레벨 이미지 센서 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 이미지 센서 모듈을 제조하는 데 특히 적합한 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기한 웨이퍼 레벨 이미지 센서 모듈을 구비하는 촬상소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 더욱 또 다른 목적은 상기 촬상소자를 제조하는 데 특히 적합한 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 이미지 센서 모듈은 광전변환에 의해 이미지 신호를 생성하는 이미지 센서 칩 및 상기 이미지 센서 칩의 상부에 배치되는 하부 투명기판을 구비하는 이미지 센서 패키지, 상기 하부 투명기판 상에 배치되고 상기 이미지 센서 칩으로 광을 집광하는 적어도 하나의 렌즈를 구비하는 상부 투명기판, 상기 하부 및 상부 투명기판 사이에 배치되어 상기 하부 및 상부 투명기판을 서로 접착하는 접착부재 및 상기 접착부재의 내부에 주입되어 습기를 흡수하는 제습제를 포함한다.
일실시예로서, 상기 제습제는 실리콘 수지를 포함하며, 상기 실리콘 수지는 다공성 실리카 및 암색 안료를 포함하는 열경화성 수지를 포함한다.
일실시예로서, 상기 이미지 센서 패키지는 상기 이미지 센서 칩이 배치된 기판, 상기 이미지 센서 칩과 전기적으로 연결되는 전극패드, 상기 기판을 관통하여 상기 전극패드와 연결되는 관통전극(via-hole electrode) 및 상기 관통전극과 전기적으로 연결되는 외부전극을 포함하는 웨이퍼 레벨 칩 사이즈 패키지를 포함한다. 상기 이미지 센서 칩은 전하결합 소자(charge-coupled device, CCD) 및 금속산화물 반도체(complementary metal-oxide semiconductor, CMOS) 중의 어느 하나를 포함하며, 상기 웨이퍼 레벨 칩 사이즈 패키지는 상기 외부 전극이 상기 이미지 센서 칩이 배치된 기판의 배면에 배치된 플립 칩 패키지를 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예 따른 이미지 센서 모듈은 접착부재의 내부에 제습제가 배치되도록 형성된다. 먼저, 광전변환에 의해 이미지 데이터를 생성하는 이미지 센서 칩 및 상기 이미지 센서 칩의 상부에 배치되는 하부 투명기판을 구비하고 상기 이미지 센서 칩과 상기 하부 투명기판 사이에 하부 투광영역이 형성된 이미지 센서 패키지를 제조한다. 이어서, 광을 투과시키는 상부 투명기판 상에 접착부재를 형성하여 상기 접착부재에 의해 한정되고 상기 하부 투광영역에 대응하는 렌즈영역을 한정하고, 상기 접착부재의 내부에 제습제를 형성한다. 상기 렌즈 영역의 상기 상부 투명기판의 전면(front surface)에 상기 이미지 센서 칩으로 상기 광을 집광하는 집광렌즈를 배치하고 상기 접착부재를 상기 하부 투명기판과 접착하여 상기 렌즈가 배치된 상기 렌즈 영역을 상기 상부 투명기판에 의해 한정된 상부 투광영역으로 형성한다.
일실시예로서, 상기 제습제를 형성하는 단계는 상기 접착부재의 내부에 동공을 형성하는 단계, 상기 동공으로 흡습물질을 공급하는 단계 및 상기 흡습물질을 열 경화 처리하는 단계를 포함한다. 예를 들면, 상기 동공을 형성하는 단계는 블로잉(blowing) 성형공정으로 수행되며 상기 흡습물질은 겔 상태의 실리콘 수지와 암색 안료를 혼합한 겔 상태의 수지 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 동공을 형성하는 단계 및 상기 흡습물질을 공급하는 단계는 동시에 수행될 수 있다.
일실시예로서, 상기 투명기판의 전면과 대칭되는 상기 렌즈 영역의 배면(rear surface)상에 보조렌즈를 더 배치할 수 있다. 상기 이미지 센서 패키지는 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지(wafer level chip scale package, WLCSP)를 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 촬상소자는 집광용 렌즈, 광전변환에 의해 이미지 데이터를 생성하는 이미지 센서 칩 및 습기를 흡수하는 제습제를 구비하는 이미지 센서 모듈, 상기 이미지 센서 모듈이 위치하는 내부 공간을 구비하는 하우징 및 상기 하우징의 내부에 배치되어 상기 내부공간에 포함된 습기를 흡수하는 제습유닛을 포함한다.
일실시예로서, 상기 하우징은 상기 내부공간을 구비하는 몸체, 상기 몸체의 상부에 배치되어 상기 집광용 렌즈를 외부로 노출하는 렌즈 개구 및 상기 몸체의 하부에 배치되며 상기 이미지 센서 모듈을 상기 내부 공간으로 상기 유입하기 위한 게이트가 일체로 구비된 개방형 박스를 포함하며 상기 제습유닛은 상기 내부공간을 한정하는 상기 하우징의 내측 표면에 배치된다. 상기 하우징은 열가소성 수지, 금속 및 이들의 혼합물 중의 어느 하나를 포함한다.
상기한 더욱 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 촬상소자의 제조방법은 상기 하우징을 구성하는 몸체의 내측표면에 제습유닛을 더 형성할 수 있다. 먼저, 집광용 렌즈, 광전변환에 의해 이미지 데이터를 생성하는 이미지 센서 칩 및 습기를 흡수하는 제습제를 구비하는 이미지 센서 모듈을 준비한다. 상기 이미지 센서 모듈이 위치하는 내부공간을 구비하는 하우징을 형성하고 상기 내부공간을 한정하는 상기 하우징의 내측 표면에 습기를 흡수하는 제습유닛을 형성한다. 상기 이미지 센서 모듈을 상기 하우징의 내부공간에 장착한다.
일실시예로서, 실리콘 수지에 실리카 겔의 분말 충전제를 혼합한 겔 상의 수지를 상기 하우징의 내측표면으로 분사하여 상기 내측표면 상에 겔 상의 제습층을 형성하고 상기 겔 상의 제습층을 열경화 처리하여 졸 상의 제습층으로 전환함으로써 상기 제습유닛을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 겔 상의 수지를 함유하는 디스펜서(dispenser)를 상기 하우징의 내부공간으로 삽입하고 상기 하우징을 상기 디스펜서를 중심축으로 회전하면서 상기 몸체이 내측표면으로 상기 겔상의 수지를 분사할 수 있다.
일실시예로서, 상기 제습유닛으로서 상기 하우징의 내측표면에 결정성 알루미노 실리케이트인 제올라이트(zeolite) 막을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 광전변환에 의해 이미지 신호를 생성하는 이미지 센서 모듈의 내부에 제습제를 배치하여 이미지 센서 칩으로 광을 집광하는 렌즈의 표면에 습기가 응결되는 것을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 이미지 센서 모듈을 보호하는 하우징의 내측 표면에도 제습유닛을 배치하여 하우징의 내부를 유동하는 공기에 포함된 습기를 추가적으로 제거할 수 있다. 이에 따라, 렌즈 표면에 대한 습기의 결로현상을 방지함으로써 촬상소자의 불량을 방지하고 영상의 품질저하를 방지할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.
즉, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이미지 센서 모듈 및 이의 제조 방법
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서 모듈을 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 이미지 센서 모듈(500)은 외부로부터 전송된 광에 대응하여 영상신호를 생성하는 이미지 센서 패키지(100), 상기 이미지 센서 패키지로 광을 집광하는 적어도 하나의 렌즈를 구비하는 적어도 하나의 투명기판, 상기 투명기판과 상기 이미지 센서 패키지를 서로 접착하는 접착부재 및 상기 접착부재의 내부에 주입되어 습기를 흡수하는 제습제를 포함한다.
일실시예로서, 상기 이미지 센서 패키지(100)는 광전변환에 의해 이미지 신호를 생성하는 이미지 센서 칩(111)이 배치된 기판(110), 상기 기판(110) 상에 배치된 도전성 구조물과 전기적으로 절연되는 층간절연막(120)에 의해 전기적으로 구별되며 상기 이미지 센서 칩(111)과 전기적으로 연결되는 전극패드(130), 상기 전극패드(130)와 외부 배선을 전기적으로 연결하는 관통전극(140) 및 상기 이미지 센서 칩(111)의 상부를 덮도록 배치되어 제1 투광영역(S1)을 한정하는 하부 투명기판(150)을 포함한다.
상기 기판(110)은 실리콘 웨이퍼, 실리콘 게르마늄 웨이퍼 또는 게르마늄 웨이퍼와 같은 반도체 웨이퍼를 포함하며 상기 이미지 센서 칩(111)이 배치된 전면과 대향하는 배면을 소정의 두께만큼 연마하여 약 50㎛의 두께를 갖는다. 상기 이미지 센서 칩(111)은 광다이오드를 이용한 반도체 소자로서 외부에서 제공된 광에 반응하여 전하를 발생하는 광다이오드(도시 안함) 및 상기 광다이오드에서 발생한 전하를 출력하여 이미지를 생성하는 이미지 센서(도시 안함)를 포함한다. 예를 들면, 상기 이미지 센서(111)는 전하결합소자(charge-coupled device, CCD) 또는 금속 산화물 반도체(complementary metal oxide semiconductor, CMOS)를 포함하며 반도체 제조공정에 의해 형성할 수 있다.
상기 층간절연막(120)은 상기 기판(110)의 전면에 배치되어 상기 이미지 센서 칩(111)을 노출하고 기판 상에 형성된 도전성 구조물(도시 안됨)을 전기적으로 절연시킨다. 상기 도전성 구조물은 상기 기판(110) 상에 배치되어 상기 이미지 센서 칩(111)과 상기 전극패드(130)를 전기적으로 연결하는 도전성 플러그나 금속 배선을 포함할 수 있다.
상기 전극패드(130)는 상기 층간절연막(120) 상에 배치되어 상기 이미지 센서 칩(111)과 전기적으로 연결된다. 상기 전극패드(130)는 층간 절연막(120)의 표면 또는 리세스 부분에 배치될 수 있으며 금속 또는 금속 실리사이드를 포함한다. 본 실시예의 경우, 상기 전극패드(130)는 상기 층간 절연막(120)의 리세스 부분에 배치된 구리 다마신 구조물을 포함한다.
상기 관통전극(through-hole electrode, 140)은 상기 기판의 배면으로부터 상기 기판(110)과 층간절연막(120)을 관통하여 상기 전극패드(130)와 연결된다. 예를 들면, 상기 관통전극(140)은 상기 기판 및 층간절연막을 관통하는 비어 홀(via-hole)의 내부에 적어도 하나의 도전층 및 적어도 하나의 장벽층을 구비할 수 있다. 상기 기판(110)과 상기 관통전극(140) 사이에는 산화막 또는 질화막을 포함하는 분리막(145)이 배치되어 기판과 관통전극을 전기적으로 절연한다.
상기 관통전극(140)은 상기 기판(110)의 배면에 배열되는 외부 전극(160)과 전기적으로 연결되며 상기 외부 전극(160)은 외부 전자기기와 전기적으로 연결된다. 예를 들면, 상기 외부 전극(160)은 솔더 볼이나 솔더 범프를 포함한다. 따라 서, 상기 외부전극(160)은 상기 이미지 센서 칩(111)과 상기 기판(110)에 대하여 서로 대칭되도록 배치되는 플립 칩 구조를 갖는 패키지로 구성된다. 이때, 상기 이미지 센서 칩(111)과 상기 하부 투명기판(150)은 상기 이미지 센서 칩(111)이 배치된 웨이퍼(도시 안됨) 단위로 결합된 후 상기 이미지 센서 칩(111) 단위로 절단한 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지를 포함한다.
상기 층간절연막(120)의 상면에 하부 접착필름(152)을 이용하여 하부 투명기판(150)이 접착된다. 상기 하부 투명기판(150)은 광투과도가 높은 유리기판을 포함하며 상기 기판(110)과 대향하도록 배치되어 상기 이미지 센서 칩(111)을 덮는다. 따라서, 상기 이미지 센서 칩(111)을 노출하고 상기 층간절연막(120)에 의해 한정된 영역은 상기 하부 투명기판(150)에 의해 밀폐되어 제1 투광영역(S1)을 형성한다. 외부 광은 상기 하부 투명기판(150)을 통과하여 상기 제1 투광영역(S1)으로 입사된다.
상기 하부 접착필름(152)은 에폭시 수지나 폴리이미드 수지와 같은 열경화성 수지의 테이프형 접착제를 포함한다. 이에 다라, 상기 이미지 센서 패키지의 높이를 낮출 수 있다. 바람직하게는, 상기 층간절연막(120) 상에 보호막(127)을 더 형성하여 상기 기판(110) 상에 형성된 다양한 구조물들을 습기와 같은 외부환경으로부터 보호할 수 있다.
일실시예로서, 상기 이미지 센서 패키지(100)의 상부에는 상기 이미지 센서 칩(111)으로 광을 집광하는 적어도 하나의 렌즈(210)를 구비하는 상부 투명기판(220)이 배치되며, 상기 상부 및 하부 투명기판(150,220)은 접착부재(230)에 의 해 서로 접착된다. 상기 접착부재(230)의 내부에는 상기 이미지 센서 모듈(500)의 내부를 유동하는 공기에 포함된 습기를 흡수할 수 있는 제습제(241)가 구비된다. 본 실시예에서는 서로 대응하는 한 쌍의 볼록렌즈와 오목렌즈를 형성하기 위한 한 쌍의 투명기판을 예시하고 있지만 이미지 센서 모듈의 사용 환경에 따라 다양한 조합의 투명기판이 사용될 수 있음은 자명하다.
상기 렌즈(210)는 상기 이미지 센서 패키지(100)와 근접하여 위치하는 제1 렌즈(211) 및 외부 환경에 노출되는 제2 렌즈(212)를 포함한다. 제1 및 제2 렌즈(211, 212)는 서로 대응하는 한 쌍의 볼록렌즈 및 오목렌즈로 구성하여 외부에서 입사되는 광을 상기 이미지 센서 패키지로 효과적으로 수집할 수 있다.
상기 제1 렌즈(211)는 제1 상부 투명기판(221)의 하면에 배치되고 상기 제2 렌즈(212)는 제2 상부 투명기판(222)의 상면에 배치되어 외부로 노출된다. 상기 상부 투명기판(220)은 상기 이미지 센서 패키지(100)의 하부 투명기판(50)과 같이 유리기판을 포함할 수 있음은 자명하다.
상기 제1 및 제2 렌즈(211, 212)는 하부에 배치된 상기 이미지 센서 패키지(100)의 이미지 센서 칩(111)의 상부에 배치되어 상기 렌즈(210)를 통과한 광은 상기 이미지 센서 칩(111)으로 집광된다. 이에 따라, 상기 이미지 센서 칩은 상기 광에 대응하는 전하를 발생시키고 상기 전하에 대응하는 영상 이미지를 생성한다.
상기 제1 상부 투명기판(221)은 제1 접착부재(231)에 의해 상기 이미지 센서 패키지(100)의 하부 투명기판(150)과 접착되어 고정되며 상기 제2 상부 투명기판(222)은 제2 접착부재(232)에 의해 상기 제1 상부 투명기판(221)의 상면에 접착 되어 고정된다. 상기 접착부재(230)는 열경화성 수지나 자외선 경화성 수지를 포함한다. 예를 들면, 상기 접착부재는 에폭시 수지, 중합 개시체, 유기 과산화물 및 충전재료를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 충전재료는 접착부재와 투명기판 사이의 선팽창계수의 차이를 줄일 수 있다.
상기 접착부재(230)와 상부 유리기판(210) 사이에는 얇은 두께의 상부 접착필름(230a)이 배치되어 유리기판과 접착부재 사이에 상기 접착필름의 두께에 대응하는 제습경로를 형성할 수 있다. 상기 상부 접착필름(230a) 및 제습경로에 대해서는 아래에서 상술한다.
따라서, 상기 상부 및 하부 투명기판과 상기 접착부재에 의해 외부의 광이 상기 이미지 센서 모듈로 유입되는 투광영역이 한정된다. 예를 들면, 하부 투명기판(150), 제1 상부 투명기판(221) 및 상기 제1 접착부재(231)는 제2 투광영역(S2)을 한정하고 제1 상부 투명기판(221), 제2 상부 투명기판(222) 및 상기 제2 접착부재(232)는 제3 투광영역(S3)을 한정한다.
상기 이미지 센서 패키지(100)에 형성된 제1 투광영역과 상기 렌즈유닛(200)에 형성된 상기 제2 및 제3 투광영역(S2, S3)은 상기 이미지 센서 모듈의 수직방향을 따라 서로 적층되어 상기 각 투광영역에 배치된 이미지 센서 칩(111), 제1 렌즈(211) 및 제2 렌즈(212)는 수직방향을 따라 차례대로 적층되도록 배치된다.
상기 제3 투광영역(S3)에는 제1 렌즈(211)의 상면 및 제2 렌즈(212) 하면에 배치된 한 쌍의 제1 보조렌즈(211a) 및 제2 보조렌즈(212a)로 구성되는 보조렌즈(210a)가 선택적으로 더 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 보조렌즈(211a) 및 제2 보조렌즈(212a)는 각각 서로 대응하는 한 쌍의 볼록렌즈 및 오목렌즈로 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 렌즈(210)를 통과하는 광의 집광효율을 향상할 수 있다.
상기 렌즈(210) 및 보조렌즈(210a)들은 구형 또는 비구형의 형태를 가질 수 있으며 적용되는 촬상 장치의 사용조건에 따라 다양한 수와 방식으로 배치될 수 있음은 자명하다.
상기 제2 상부 투명부재(222)의 상면 및 상기 제2 렌즈(212)의 상면 일부에는 조리개(250)가 배치된다. 상기 조리개(250)는 상기 렌즈(210)의 노출면적을 조절하여 렌즈를 통하여 유입되는 광의 양을 조절한다. 따라서, 상기 조리개(250)는 상기 렌즈의 표면에서 광을 차단할 수 있는 물질로 형성된다. 본 실시예의 경우에는 포토레지스트 막이 상기 조리개(250)로 이용될 수 있다.
일실시예로서, 상기 제습제(241)는 상기 접착부재(230)의 내부에 배치되어 이미지 센서 모듈의 내부로부터 습기를 흡수한다. 예를 들면, 상기 제습제(241)는 상기 접착부재(230)의 내부에 형성된 공동(cavity, C)의 내부에 배치될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 이미지 센서 모듈의 A 부분을 상세하게 나타낸 부분 확대도이다.
도 2를 참조하면, 상기 제습제(241)는 큰 표면적을 이용하여 수분을 다량으로 흡착하여 상기 제1 및 제2 투광영역(S1, S2)에 포함된 수분을 흡수한다. 이에 따라, 상기 투광영역에 배치된 렌즈유닛(210)으로 수분이 응결되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제습제는 상기 이미지 센서 모듈(500) 내부를 유동하는 공기에 포함된 습기를 흡수할 수 있는 흡습물질을 포함한다. 예를 들면, 상기 흡습물질은 실리콘을 포함하는 화합물을 포함한다. 실리콘 수지에 실리카 겔(silica gel)의 분말 충전제와 암색 안료를 혼합하여 겔 상의 수지를 접착부재의 내부로 주입하고 표면을 평탄화 시킨 후 가열 경화한 흡습성 수지를 포함한다. 본 실시예에서는 제습제로서 실리콘 수지를 예시적으로 개시하고 있지만, 넓은 표면적을 이용하여 수분을 흡수할 수 있고 상기 접착부재로의 주입이 방해되지 않는다면 다양한 물질이 상기 제습제로 이용될 수 있음은 자명하다. 예를 들면, 산화알루미늄이나 제올라이트 및 이들의 화합물들도 상기 제습제로 이용될 수 있음은 자명하다.
상기 제1 접착부재(231)는 상기 제1 상부 접착필름(231a)을 매개로 하부 투명기판(150)과 접촉한다. 이때, 상기 제1 상부 접착필름(231a)은 제1 접착부재(231)와 하부 투명기판(150) 사이에만 배치되고 상기 제습제(241)와 하부 투명기판(150) 사이에는 배치되지 않는다. 이에 따라, 상기 제습제(241)와 하부 투명기판(150) 사이에는 제습경로(dehumidifying path, P)가 형성된다. 따라서, 상기 제1 투광영역(S1)에 부유하는 공기에 포함된 습기는 상기 제습경로(P)를 통하여 상기 제습제(241)로 흡수된다.
상기 제습제(241)의 용량 및 형태는 상기 이미지 센서 모듈(500)의 형태와 상기 투광영역의 사이즈 및 상기 이미지 센서 모듈의 사용환경에 따라 상이하게 결정될 수 있음은 자명하다. 또한, 상기 제습경로(P)의 사이즈와 형태도 상기 제2 투광영역(S2)의 용량과 상기 이미지 센서 모듈(500)의 사용환경에 따라 상이하게 결 정될 수 있음은 자명하다.
상술한 바와 같은 본원발명의 일실시예에 의한 이미지 센서 모듈에 의하면, 상기 제1 및 제2 투광영역(S1, S2)에 흡수된 습기는 상기 제1 및 제2 접착부재(231, 232)에 포함된 상기 제습제(241)에 의해 각각 제거될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2 렌즈(211, 212)의 표면에 결로현상이 발생하는 것을 방지하고 상기 이미지 센서 모듈(500)의 성능을 향상할 수 있다.
이하에서는 도 3a 내지 도 3e를 참조하여 도 1에 도시된 이미지 센서 모듈의 제조방법을 상세하게 설명한다.
도 3a 내지 도 3e는 도 1에 도시된 이미지 센서 모듈을 제조하는 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 3a를 참조하면, 제1 상부 투명기판(221)의 상면 주변부에 제1 접착부재(231)를 형성한다. 상기 제1 투명기판(221)은 광의 투과도가 우수한 유리 기판이나 플라스틱 기판을 포함하며, 상기 제1 접착부재(231)는 상기 이미지 센서 패키지(100)의 제1 투광영역(S1)에 대응하는 상기 제1 상부 투명기판(221)의 상면을 노출하도록 상기 제1 투명기판(221)의 주변부에 형성된다.
예를 들면, 압출성형이나 사출성형과 같은 다양한 성형가공을 통하여 상기 제1 상부 투명기판(221)의 상면 주변부에 열경화성 수지나 자외선 경화성 수지를 환상이나 도트 형상으로 형성하여 상기 제1 접착부재(231)를 형성할 수 있다. 본 실시예의 경우에는, 상기 제1 접착부재(231)는 저온에서 짧은 시간에 성형이 가능 한 자외선 경화성 수지를 이용하여 형성한다.
도 3b를 참조하면, 상기 제1 접착부재(231)의 상면에 블로잉(blowing) 가공을 통하여 소정의 사이즈를 갖는 공동(cavity, C)을 형성한다.
예를 들면, 상기 제1 접착부재(231)가 형태를 유지할 수 있을 정도의 경도를 갖게 되면, 일정한 형태와 사이즈를 갖는 신축성 부재(도시 안됨)를 압출공정에 의해 상기 제1 접착부재(231)의 내부로 삽입한다. 이어서, 상기 신축성 부재의 내부로 공기와 같은 기체를 주입하여 상기 신축성 부재를 팽창시킨다. 이후, 상기 제1 접착부재(231)가 충분히 경화된 후 상기 신축성 부재를 제거하여 상기 제1 접착부재(231)의 내부에 공동(C)을 형성한다.
도 3c를 참조하면, 상기 공동(C)으로 수분을 흡수할 수 있는 흡습물질을 주입하여 상기 공동의 내부를 매립하는 제습제(241)를 형성한다.
예를 들면, 실리콘 수지에 실리카 겔(silica gel)의 분말 충전제와 암색 안료를 혼합하여 겔 상의 수지를 상기 제1 접착부재(231)의 내부로 주입한다. 이어서, 상기 실리카 겔을 구비하는 제1 접착부재(231) 전체를 가열하여 경화시킴으로써 상기 제1 접착부재(231)의 내부에 상기 제습제(241)를 형성할 수 있다. 바람직하게는, 경화되는 동안 상기 동공 주입구에 형성된 실리카 겔을 평탄화시켜 상기 제습제(241)의 표면과 상기 제1 접착부재(231)의 표면이 동일한 평면을 형성하도록 조절한다.
이후, 상기 제1 접착부재(231)에 의해 덮여지지 않은 상기 제1 투명기판(221)의 전면에 상기 제1 렌즈(211)를 배치한다. 상기 제1 렌즈(211)는 투명기판 에 마이크로 렌즈를 고정하는 일반적인 공정에 의해 배치될 수 있다. 필요한 경우, 상기 제1 렌즈가 배치된 전면과 대향하는 제1 투명기판(221)의 배면에 상기 제1 보조렌즈(211a)를 더 배치할 수 있다.
도 3d를 참조하면, 패키징 공정(packaging process)에 의해 제조된 상기 이미지 센서 패키지(100)와 상기 제1 상부 투명기판(221)을 서로 결합한다.
일실시예로서, 상기 이미지 센서 패키지(100)는 상기 이미지 센서 칩(111)이 다수 형성된 웨이퍼(도시 안됨)의 상면에 상기 하부 투명기판(150)을 형성할 원판을 접착하고 상기 이미지 센서 칩 단위로 절단함으로써 칩 스케일 패키징 공정에 의해 제조된다. 따라서, 상기 이미지 센서 패키지는 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지(WLCSP)로 제조된다.
상기 이미지 센서 패키지(100)의 하부 투명기판(150)의 주변부에 제1 상부 접착필름(231a)을 먼저 형성하고 상기 제1 상부 접착필름(231a)과 상기 제1 접착부재(231)를 서로 접착한다. 이에 따라, 상기 제1 상부 투명기판(221)과 상기 하부 투명기판(150)이 서로 접착한다.
일실시예로서, 상기 제1 접착부재(231)는 상기 동공(C)의 입구를 통하여 노출된 상기 제습제(241)의 노출 표면이 상기 제1 상부 접착필름(231a)에 의해 커버되지 않도록 형성되어 상기 제습제(241)의 노출 표면은 상기 하부 투명기판(150)의 표면으로부터 일정거리만큼 이격된다. 즉, 상기 제습제(241)의 노출표면과 동일한 평면을 형성하는 상기 제1 접착부재(231)의 표면은 상기 하부 투명기판(150)과 일정거리만큼 이격되도록 배치되어 상기 제1 접착부재(231)와 상기 하부 투명기 판(150) 사이에 제습경로(P)가 형성된다.
이에 따라, 상기 제습제(241)의 노출표면은 상기 제습경로(P)를 통하여 상기 제2 투광영역(S2)과 연결되어 상기 제2 투광영역(S2) 내부의 공기 중에 포함된 수증기는 상기 제습경로(P)를 통하여 상기 제습제(241)에 흡수된다. 이에 따라, 상기 제2 투광영역(S2)에 배치된 제1 렌즈(211)에 공기중의 습기가 응결되는 것을 방지할 수 있다.
도 3e를 참조하면, 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 설명된 과정과 동일한 과정을 수행하여 상기 제2 상부 투명기판(222) 상에 상기 제습제(241)를 구비하는 제2 접착부재(232) 및 제2 렌즈(212)를 형성하고 상기 제1 상부 투명기판(221)의 상면에 접착하여 도 1에 도시된 바와 같은 이미지 센서 모듈을 완성한다.
다만, 상기 제1 렌즈(211)는 상기 제1 접착부재(231)와 동일한 표면에 형성되었지만, 상기 제2 렌즈(212)는 상기 제2 접착부재(232)와 대칭되는 표면에 형성되는 점에서 상이하다. 이는 상기 제1 렌즈 및 제2 렌즈가 상기 이미지 센서 모듈(500)의 내부에서 서로 대응하는 한 쌍의 오목렌즈 및 볼록렌즈로 배열하기 위함이다.
상기 제2 렌즈(212)를 배치한 후에 상기 제2 상부 투명기판(222)의 표면 및 상기 제2 렌즈(212)의 표면 일부를 덮는 조리개(250)를 형성한다. 예를 들면, 상기 제2 렌즈(212)를 포함하는 상기 제2 상부 투명기판(222)의 전 표면을 덮는 포토레지스트 막을 형성한 후 마스크 패턴을 이용하여 상기 제2 렌즈(212)의 일부 표면을 노출하도록 패터닝함으로써 상기 조리개(250)를 형성할 수 있다.
상기 제2 접착부재(232)와 상기 제1 상부 투명기판(221)의 표면은 상기 제2 상부 접착필름(232a)을 매개로 하여 접착됨으로써 상기 제2 접착부재(232)와 상기 제1 상부 투명기판(221) 사이에도 제습경로(P)가 형성된다. 이에 따라, 상기 제3 투광영역(S3)에 포함된 습기는 상기 제습경로를 통하여 상기 제2 접착부재(232)의 내부에 형성된 제습제(241)로 흡수된다. 이에 따라, 상기 제3 투광영역(S3)에 포함된 습기가 제2 렌즈(212)의 표면에 응결되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 접착부재(230)의 내부에 동공(C)을 먼저 형성하고 별도의 공정을 통하여 상기 흡습물질을 주입함으로써 상기 제습제(241)를 형성하는 방법을 개시하고 있지만, 상기 동공을 형성하면서 동시에 상기 흡습물질을 주입할 수도 있음은 자명하다. 즉, 상기 접착부재(230)의 내부에 동공을 형성하기 위한 블로잉(blowing) 성형공정을 공기가 아니라 상기 제습제를 형성하는 흡습물질을 이용하여 수행함으로써 상기 동공을 형성하는 공정과 상기 제습제를 형성하는 공정을 동시에 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 이미지 센서 모듈의 제조방법에 의하면, 상기 접착부재(230)의 내부에 별도의 제습제(241)를 더 배치함으로써 상기 투광영역으로부터 효율적으로 습기를 제거할 수 있다.
제습구조를 갖는 촬상소자 및 이의 제조방법
도 4는 도 1에 도시된 이미지 센서 모듈을 구비하는 촬상소자를 나타내는 단면도이며, 도 5는 도 4에 도시된 촬상소자의 하우징을 나타내는 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 촬상소자(900)는 집광용 렌즈, 광전변환에 의해 이미지 신호를 생성하는 이미지 센서 칩 및 습기를 흡수하는 제습제를 구비하는 이미지 센서 모듈, 상기 이미지 센서 모듈(500)을 외부 환경으로부터 보호하는 하우징(600) 및 상기 하우징(600)의 내부에 배치되어 상기 하우징 내부의 습기를 흡수할 수 있는 제습유닛(700)을 구비한다.
상기 이미지 센서 모듈(500)은 도 1 내지 도 2를 참조하여 설명한 모듈과 동일한 구성을 가지므로 도 1 내지 도 2에 도시된 이미지 센서 모듈의 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하며 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
일실시예로서, 상기 하우징(600)은 상기 이미지 센서 모듈(500)이 배치되는 내부 공간(housing space, Sh)을 구비하는 몸체(610), 상기 집광용 렌즈를 외부환경에 노출하는 렌즈 개구(620) 및 상기 이미지 센서 모듈(500)을 상기 몸체의 내부공간(Sh)으로 유도하기 위한 게이트(630)를 포함한다.
일실시예로서, 상기 몸체(610)는 상기 촬상소자(900)의 사용 환경에 적합한 강성과 경도를 구비하여 외부 충격을 자체적으로 흡수함으로써 상기 내부공간(Sh)에 배치된 상기 이미지 센서 모듈(500)을 둘러싸서 외부 환경으로부터 보호한다. 예를 들면, 상기 몸체(610)는 성형가공의 제약이 적고 가벼운 물질인 플리스틱(열가소성 수지)이나 알루미늄으로 이루어 질 수 있다.
일실시예로서, 상기 렌즈개구(620)는 상기 몸체(610)의 상부에 일체로 배치되어 상기 이미지 센서 모듈(500)의 제2 렌즈(212)를 외부로 노출한다. 따라서, 상 기 렌즈 개구(620)를 통하여 유입된 광은 상기 제2 렌즈(212)를 경유하여 상기 제3 투광영역, 제2 투광영역 및 제1 투광영역을 차례로 경유하여 상기 이미지 센서 칩(111)에 도달한다.
일실시예로서, 상기 게이트(630)는 상기 몸체(610)의 하부에 일체로 배치되어 상기 이미지 센서 모듈(500)을 상기 내부공간(Sh)으로 유도한다. 상기 게이트(630)는 상기 제2 렌즈(212)와 상기 렌즈개구(620)의 중심을 일치하기 위한 가이드(도시 안됨)를 더 포함할 수 있다.
따라서, 상기 렌즈개구(620) 및 상기 게이트(630)와 일체로 형성된 상기 몸체(610)는 개방형 중공 박스(open shallow box) 형상을 갖는다. 그러나, 상기 몸체(610)와 상기 렌즈개구(620) 및 상기 게이트(630)는 상기 촬상소자(900)의 사용환경에 따라 다양하게 배치될 수 있음은 자명하다. 예를 들면, 상기 몸체(610)는 다수의 조각편으로 구성될 수 있으며 이에 따라 상기 렌즈개구 및 게이트의 구성도 상이하게 배치될 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 이미지 센서 모듈(500)은 제2 렌즈(212)가 상기 렌즈 개구(620)의 하부에 배치되고 상기 외부 전극(160)은 상기 게이트(630)의 외부로 노출되도록 상기 내부 공간(Sh)에 배치된다. 상기 게이트(630)는 상기 이미지 센서 모듈(500)의 기판(110)에 의해 밀폐되고 상기 몸체(610)의 내부 공간(Sh)은 상기 이미지 센서 모듈(500)의 기판(110)에 의해 외부환경과 차단된다.
상기 몸체(610)의 내부에 상기 이미지 센서 모듈(500)을 장착할 수만 있다면 상기 몸체(610)는 상기 촬상소자(900)의 용도 및 활용분야에 따라 적절한 형상으로 가질 수 있음은 자명하다.
일실시예로서, 상기 제습유닛(700)은 상기 하우징(600)의 몸체(610) 내측벽에 배치되어 하우징(600)의 내부를 유동하는 공기에 포함된 습기를 흡수한다. 즉, 상기 제습유닛(700)은 상기 내부 공간(Sh)을 한정하는 상기 몸체(610)의 내측 표면을 따라 소정의 두께를 갖도록 배치되어 상기 몸체(610)와 상기 이미지 센서 모듈(500) 사이에 위치한다. 이에 따라, 상기 하우징(600) 내부의 습기가 상기 이미지 센서 모듈(500)에 응결하는 것을 방지할 수 있다.
예를 들면, 상기 제습유닛(700)은 상기 몸체(610)의 내측표면에서 스트라이프(stripe) 형상을 갖는 제습라인 또는 상기 내측 표면 전체를 덮는 제습층을 포함한다. 상기 제습유닛(700)은 몸체(610)의 내측 표면으로부터 일정한 두께(t)를 갖도록 배치되어 상기 이미지 센서 모듈(500)의 장착 후에도 공기의 유동을 방해하지 않을 정도로 상기 이미지 센서 모듈(500)과 제습유닛(700) 사이에 이격거리를 유지하고 상기 내부공간(Sh)을 유동하는 공기에 포함된 습기를 충분히 흡수할 수 있는 사이즈를 갖는다.
상기 제습유닛(700)은 다공질 실리카 같은 수분함유 능력이 우수한 흡습성 수지나 제올라이트와 같이 다공성 산화물을 포함한다. 상기 제올라이트는 결정성 알루미노 실리케이트로서 알루미늄 산화물과 실리콘 산화물을 포함한다.
상기 이미지 센서 모듈(500)이 상기 몸체(610)의 내부 공간(Sh)으로 장착되면 상기 게이트(630)와 인접하는 몸체(610)의 하부는 상기 이미지 센서 모듈(500)의 기판(110) 바닥부와 하우징 접착제(640)에 의해 고정되며, 상기 렌즈 개구(620) 와 인접하는 몸체(610)의 상부는 상기 제2 상부 투명기판(222)의 상면과 하우징 접착필름(도시 안됨)에 의해 고정될 수 있다. 이에 따라, 상기 이미지 센서 모듈(500)은 상기 제습유닛(700)이 배치된 상기 하우징(600)의 내부에 안정적으로 장착될 수 있다.
이후, 고정부재(도시 안됨)에 의해 상기 촬상소자는 다양한 전자기기의 프레임에 고정됨으로써 상기 전자기기의 구성부품으로서 이용될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 촬상소자에 의하면, 이미지 센서 모듈의 내부에 포함된 제습제(241) 및 상기 하우징(600)의 내측표면에 배치된 제습유닛(700)에 의해 상기 이미지 센서 모듈(500) 내부의 투명영역에 포함된 습기와 상기 하우징 내부의 내부공간(Sh)에 포함된 습기를 모두 제거할 수 있다. 이에 따라, 상기 하우징 내부를 유동하는 공기 중의 습기 응결로 인한 상기 촬상소자(900)의 불량을 현저하게 방지할 수 있다.
도 6은 도 4에 도시된 촬상소자를 제조하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 집광용 렌즈, 광전변환에 의해 이미지 신호를 생성하는 이미지 센서 칩 및 습기를 흡수하는 제습제를 구비하는 이미지 센서 모듈(500))을 준비한다. 상기 촬상소자(900)에 포함된 이미지 센서 모듈은 도 1에 도시된 이미지 센서 모듈과 동일한 구성을 갖고 도 3a 내지 도 3e를 참조하여 설명한 방법에 의해 제조할 수 있다. 따라서, 도 1 및 도 3a 내지 도 3e에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
이어서, 상기 이미지 센서 모듈(500)이 배치되는 내부공간(Sh)을 구비하는 하우징(600)을 형성한다(단계 S200).
예를 들면, 성형(molding)이 용이하고 가벼운 물질을 포함하는 성형체에 대하여 압출성형이나 사출성형과 같은 성형가공을 통하여 개방형 중공 박스형상으로 상기 하우징(600)을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 내부공간(Sh)을 구비하는 몸체(610), 상기 집광용 렌즈를 노출하기 위한 렌즈개구(620) 및 이미지 센서 모듈(500)을 이송하기 위한 게이트(630)를 일체로 형성할 수 있다.
특히, 상기 내부공간(Sh)을 용이하게 형성하기 위하여 압출 또는 사출 블로우 성형을 수행할 수 있으며 상기 내부 공간(Sh)의 용량은 성형품(mold)의 내부에 삽입되는 패리슨(parison) 또는 프리폼(preform)의 사이즈 및 상기 패리슨이나 프리폼의 내부로 주입되는 공기의 양을 조절하여 용이하게 결정할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 몸체(610)를 일체로 형성하는 성형가공을 예시적으로 개시하고 있지만, 제작공정의 효율을 저해하지 않는다면 다수의 몸체 조각을 각각 별개의 공정에서 제작하여 서로 조립함으로써 상기 몸체를 완성할 수 있음은 자명하다.
이어서, 상기 내부 공간(Sh)을 한정하는 상기 몸체(610)의 내측 표면으로 상기 제습유닛(700)을 형성한다(단계 S300).
예를 들면, 상기 렌즈 개구(620) 또는 게이트(630)를 통하여 디스펜서(dispenser)를 상기 내부 공간(Sh)으로 투입하여 상기 내측표면으로 흡수성을 갖는 겔 상의 수지인 흡습물질을 분사하거나 적하할 수 있다. 예를 들면, 실리카 겔 과 같은 제습제, 광의 산란을 방지하기 위한 암색 안료 및 경화제를 혼합한 혼합물을 상기 디스펜서로 충전한다. 상기 흡습용 수지 혼합물을 구비한 디스펜서를 상기 몸체의 내부 공간(Sh)으로 유도하여 상기 몸체(610)의 내측 표면으로 분사하여 상기 내측표면에 겔 상의 제습층을 형성한다. 이어서, 상기 겔 상의 제습층을 약 120ㅀC 내지 약 150ㅀC의 온도에서 약 1시간 내지 1.5시간동안 가열하여 경화시킴으로써 상기 겔 상의 제습층을 졸 상의 제습층으로 전환한다.
이와 달리, 상기 몸체(610)의 내측 표면에 제올라이트 막을 직접 형성함으로써 제습유닛을 형성할 수 도 있다. 알루미늄 산화물과 실리콘 산화물을 이용하는 증착공정에 의해 원하는 두께를 갖는 제올라이트 막을 몸체의 내측표면에 형성할 수 있다.
이때, 상기 디스펜서로부터 공급되는 상기 흡습용 수지 혼합물의 공급시간이나 공급량을 제어함으로써 상기 내측 표면에 형성되는 제습유닛(700)의 두께(t)를 결정할 수 있다. 상기 제습유닛(700)의 두께(t)는 상기 내부공간(Sh)의 크기나 상기 내측 표면과 상기 이미지 센서 모듈(500) 사이의 이격거리에 따라 상이하게 결정될 수 있다.
이어서, 별개의 공정에 의해 완성된 상기 이미지 센서 모듈(500)과 상기 몸체(610)를 서로 결합(단계 S400)하여 상기 촬상소자(900)를 완성한다.
예를 들면, 상기 몸체(610)의 내부공간(Sh)으로 상기 이미지 센서 모듈(500)을 삽입하고 상기 게이트(630) 주변의 상기 몸체(610)와 상기 이미지 센서 모듈(500)의 기판(110)을 에폭시 수지와 같은 하우징 접착제(640)를 이용하여 서로 접착한다. 또한, 상기 이미지 센서 모듈(500)의 제2 렌즈(212)와 인접하는 상기 제2 상부 투명기판(222)의 상면에 폴리이미드와 같은 하우징 접착필름을 형성 한 후 상기 이미지 센서 모듈(500)을 상기 내부공간(Sh)으로 삽입함으로써 상기 렌즈개구(620)와 인접하는 상기 몸체(610)와 상기 이미지 센서 모듈(500)을 서로 접착할 수 있다.
이에 따라, 상기 이미지 센서 모듈(500)과 상기 제습유닛(700)이 배치된 상기 하우징(600)을 안정적으로 결합할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 촬상소자의 제조방법에 의하면, 이미지 센서 모듈을 보호하는 하우징의 내측 표면에도 제습유닛을 형성하여 하우징의 내부를 유동하는 공기에 포함된 습기를 효율적으로 제거할 수 있다.
도 7은 도 4에 도시된 촬상소자를 구비하는 전자기기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따라 도 4에 도시된 촬상소자를 구비하는 전자기기(1000)는 제어부(1010), 입출력부(1020), 메모리부(1030) 및 영상부(1040)를 포함한다.
상기 제어부(1010)는 명령을 수행하기 위한 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 예를 들면, 상기 프로세서는 마이크로프로세서(microprocessor), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor) 또는 마이크로컨트롤러(micro-controller)를 포함한다.
상기 입출력부(1020)는 외부로부터 데이터를 입력받거나 또는 외부로 데이터를 출력한다. 예를 들면, 상기 입출력부(1020)는 키보드, 키패드 또는 디스플레이 소자를 포함할 수 있다.
상기 메모리부(1030)는 상기 입출력부(1020)로부터 전송되거나 전송할 데이터, 상기 제어부(1010)에서 수행된 명령신호 및 상기 영상부(1040)로부터 수득된 이미지 신호를 저장할 수 있다.
상기 영상부(1040)는 도 4에 도시된 바와 같은 촬상소자(900)를 구비하여 외부 광으로부터 이미지 신호를 생성한다. 상기 영상부(1040)에서 생성된 이미지 신호는 상기 버스라인(1050)을 통하여 상기 메모리부, 입출력부 및 제어부로 이동할 수 있으며 상기 전자기기(1000)의 용도에 맞게 가공 처리될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 전자기기(1000)는 이미지 센서 모듈(500) 및 상기 모듈이 배치된 하우징의 내부에 제습유닛을 구비하여 상기 촬상소자 내부를 유동하는 공기에 포함된 습기를 효과적으로 제거할 수 있다. 이에 따라, 상기 습기가 렌즈에 응결되는 것을 방지하여 촬상소자의 불량을 방지하고 생성되는 영상의 품질저하를 방지할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 기판(110) 상에 이미지 센서 칩이 배치된 촬상소자를 이용한 전자기기를 개시하고 있지만 상기 이미지 센서 칩을 대신하여 다양한 반도체 소자가 배치됨으로써 다양한 전자기기로 확장될 수 있음은 자명하다. 상기 기판 상에 디램, 에스램 및 플래시와 같은 메모리 소자 또는 제어 소자와 같은 로직 소자를 형성하여 다양한 전자기기에 응용될 수 있다. 예를 들어, 상기 이미지 센서 칩을 전자기기에 적합한 다양한 반도체 소자로 대체함으로써 PDA, 휴대 컴퓨터, 무선 전화기, 모바일 전화기, 디지털 음악 재생기, 메모리 카드 또는 데이터 전송/수신기와 같은 다양한 전자기기에 응용할 수 있다.
상기 설명한 것과 같이, 본 발명에서는 광전변환에 의해 이미지 신호를 생성하는 이미지 센서 모듈의 내부에 제습제를 배치하여 이미지 센서 칩으로 광을 집광하는 렌즈의 표면에 습기가 응결되는 것을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 이미지 센서 모듈을 보호하는 하우징의 내측 표면에도 제습유닛을 배치하여 하우징의 내부를 유동하는 공기에 포함된 습기를 추가적으로 제거할 수 있다. 이에 따라, 렌즈 표면에 대한 습기의 결로현상을 방지함으로써 촬상소자의 불량을 방지하고 영상의 품질저하를 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서 모듈을 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이미지 센서 모듈의 A 부분을 상세하게 나타낸 부분 확대도이다.
도 3a 내지 도 3e는 도 1에 도시된 이미지 센서 모듈을 제조하는 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 4는 도 1에 도시된 이미지 센서 모듈을 구비하는 촬상소자를 나타내는 단면도이며, 도 5는 도 4에 도시된 촬상소자의 하우징을 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 촬상소자를 제조하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 도 4에 도시된 촬상소자를 구비하는 전자기기의 구성을 나타내는 블록도이다.
Claims (13)
- 광전변환에 의해 이미지 신호를 생성하는 이미지 센서 칩 및 상기 이미지 센서 칩의 상부에 배치되는 하부 투명기판을 구비하는 이미지 센서 패키지;상기 하부 투명기판 상에 배치되고 상기 이미지 센서 칩으로 광을 집광하는 적어도 하나의 렌즈를 구비하는 상부 투명기판;상기 하부 및 상부 투명기판 사이에 배치되어 상기 하부 및 상부 투명기판을 서로 접착하고 상기 이미지 센서 칩과 상기 렌즈 사이의 공간으로서 상기 광이 통과하는 영역인 투광영역을 한정하는 접착부재; 및상기 접착부재의 내부에 주입되어 상기 투광영역에 포함된 습기를 흡수하는 제습제를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 모듈.
- 제1항에 있어서, 상기 제습제는 실리콘 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 모듈.
- 제2항에 있어서, 상기 실리콘 수지는 다공성 실리카 및 암색 안료를 포함하는 열경화성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 모듈.
- 광전변환에 의해 이미지 신호를 생성하는 이미지 센서 칩 및 상기 이미지 센서 칩의 상부에 배치되는 하부 투명기판을 구비하고 상기 이미지 센서 칩과 상기 하부 투명기판 사이에 하부 투광영역이 형성된 이미지 센서 패키지를 제조하는 단 계;광을 투과시키는 상부 투명기판 상에 접착부재를 형성하여 상기 접착부재에 의해 한정되고 상기 하부 투광영역에 대응하는 렌즈영역을 한정하는 단계;상기 접착부재의 내부에 제습제를 형성하는 단계;상기 렌즈 영역의 상기 상부 투명기판의 전면(front surface)에 상기 이미지 센서 칩으로 상기 광을 집광하는 집광렌즈를 배치하는 단계; 및상기 접착부재를 상기 하부 투명기판과 접착하여 상기 렌즈가 배치된 상기 렌즈 영역을 상기 상부 투명기판에 의해 한정된 상부 투광영역으로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 모듈의 제조방법.
- 제4항에 있어서, 상기 제습제를 형성하는 단계는상기 접착부재의 내부에 동공을 형성하는 단계;상기 동공으로 흡습물질을 공급하는 단계; 및상기 흡습물질을 열 처리하여 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 모듈의 제조방법.
- 광전변환에 의해 이미지 신호를 생성하는 이미지 센서 칩을 덮는 하부 투명기판을 구비하는 이미지 센서 패키지, 상기 하부 투명기판 상에 배치되고 집광용 렌즈를 구비하는 상부 투명기판 및 상기 상부 및 하부 투명기판을 접착하여 광이 통과하는 투광영역을 한정하고 상기 투광영역과 연통되어 습기를 흡수하는 제습제를 구비하는 접착부재를 포함하는 이미지 센서 모듈;상기 이미지 센서 모듈이 배치되는 내부 공간을 구비하는 하우징; 및상기 하우징의 내부에 배치되어 상기 내부공간에 포함된 습기를 흡수하는 제습유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상소자.
- 제6항에 있어서, 상기 하우징은 상기 이미지 센서 모듈의 렌즈를 외부로 노출하는 렌즈 개구 및 상기 이미지 센서 모듈을 상기 내부 공간으로 유입하기 위한 게이트를 구비하는 개방형 박스형상을 갖는 것을 특징으로 하는 촬상소자.
- 제7항에 있어서, 상기 제습유닛은 상기 하우징의 내측 표면에 배치된 것을 특징으로 하는 촬상소자.
- 광전변환에 의해 이미지 신호를 생성하는 이미지 센서 칩을 덮는 하부 투명기판을 구비하는 이미지 센서 패키지, 상기 하부 투명기판 상에 배치되고 집광용 렌즈를 구비하는 상부 투명기판 및 상기 상부 및 하부 투명기판을 접착하여 광이 통과하는 투광영역을 한정하고 상기 투광영역과 연통되어 습기를 흡수하는 제습제를 구비하는 접착부재를 포함하는 이미지 센서 모듈을 준비하는 단계;상기 이미지 센서 모듈이 위치하는 내부공간을 구비하는 하우징을 형성하는 단계;상기 내부공간을 한정하는 상기 하우징의 내측 표면에 습기를 흡수하는 제습유닛을 형성하는 단계; 및상기 이미지 센서 모듈을 상기 하우징의 내부공간에 장착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상소자의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 제습유닛을 형성하는 단계는실리콘 수지에 실리카 겔의 분말 충전제를 혼합한 겔 상의 수지를 상기 하우 징의 내측표면으로 분사하여 상기 내측표면 상에 겔 상의 제습층을 형성하는 단계; 및상기 겔 상의 제습층을 열 경화 처리하여 졸 상의 제습층으로 전환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상소자의 제조방법.
- 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제1항에 있어서, 상기 제습제의 표면을 노출하도록 상기 하부 투명기판의 상면과 상기 접착부재 사이에 배치되어 상기 하부 투명기판과 상기 제습제 사이를 이격시켜 제습경로를 제공하는 접착필름을 더 포함하는 이미지 센서 모듈.
- 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제11항에 있어서, 상기 상부 투명기판은 상기 하부 투명기판 상에 접착되는 제1 상부 투명기판 및 상기 제1 상부 투명기판의 상에 접착되는 제2 상부 투명기판을 포함하고, 상기 접착부재는 상기 제1 상부 투명기판과 상기 하부 투명기판 사이에 배치되어 상기 하부 투명기판과 상기 제1 상부 투명기판 사이의 투광영역을 한정하는 제1 접착부재와 상기 제1 상부 투명기판과 상기 제2 상부 투명기판 사이에 배치되어 상기 제1 상부 투명기판과 상기 제2 상부 투명기판 사이의 투광영역을 한정하는 제2 접착부재를 구비하며 상기 제습제는 상기 제1 및 제2 접착부재에 각각 배치되는 이미지 센서 모듈.
- 청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제12항에 있어서, 상기 접착필름은 상기 하부 투명기판과 상기 제1 접착부재 사이에 배치되어 상기 하부 투명기판과 상기 제1 상부 투명기판 사이의 투광영역과 연통하는 제습경로를 제공하는 제1 접착필름 및 상기 제1 상부 투명기판과 상기 제2 접착부재 사이에 배치되어 상기 제1 상부 투명기판과 상기 제2 상부 투명기판 사이의 투광영역과 연통하는 제습경로를 제공하는 제2 접착필름을 구비하는 이미지 센서 모듈.
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